Сборник задач по физике с решениями и ответами. Часть III. Электричество и оптика: Для учащихся 9-11 классов, абитуриентов и студентов младших курсов - Долгова А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
одинаковый отрицательный заряд q^ = 5 10 Кл, расположены на расстоянии / = 35 см друг от друга. По линии центров в сферах сделаны небольшие отверстия. Вдоль этой линии движется положи-
_*7
тельно заряженная частица с зарядом q2 =7 10 Кл, имеющая в средней точке между сферами скорость, близкую к нулю. На какое максимальное расстояние она удалится от этой точки?
1.39*. Центры двух неметаллических неподвижных сфер радиуса R = 10 см, по поверхности которых равномерно распределен
_"7
одинаковый положительный заряд =210 Кл, расположены на расстоянии / = 24 см друг от друга. По линии центров в сферах сделаны небольшие отверстия. Вдоль этой линии движется отрицает
тельно заряженная частица с зарядом q2 =110 Кл, имеющая в
средней точке между сферами близкую к нулю скорость. На какое максимальное расстояние она удалится от этой точки?
1.40*. В тонкостенной непроводящей равномерно заряженной
—5 -2
сфере массой W1 =5 10 кг и радиусом R = IO м имеются два небольших диаметрально противоположных отверстия. Заряд сфе-
—Я
ры ^1 = 10 Кл. Первоначально сфера покоится. По прямой, соединяющей отверстия, из бесконечности движется со скоростью
19 v = 5 м/с частица массой т2 = IO-5 кг с зарядом q2 = 3 • IO-9 Кл, одноименным с q\. Каковы будут скорости тел, после того, как они удалятся относительно друг друга на бесконечность?
1.41*. Точечный заряд ^1 = 1,0-10~5Кл массой т1 =1,0 -IO-5 кг движется по оси одноименно с ним заряженного кольца. Какую наименьшую скорость должен иметь точечный заряд на очень большом расстоянии от кольца, чтобы пролететь сквозь него? Mac-
—5 —2
са кольца т2 =2,0 10 кг, его радиус R = 5,0 10 м, а величина
заряда q2 = 3,0 • Ю-5 Кл. Кольцо не закреплено и первоначально покоится.
1.42*. Электрическая цепь AB содержит 23 пары конденсаторов емкостью C1 =1мкФ и C2 =2мкФ. Оцените эквивалентную емкость цепи.
1.43. Плоский воздушный конденсатор, имеющий емкость С = = 40 мкФ, заряжен до напряжения U = 100 В и отключен от источника. Какую работу совершит внешняя сила при равномерном уменьшении расстояния между обкладками вдвое?
1.44. Разности потенциалов на конденсаторах с емкостями C1 =ЗмкФ и C2 =5мкФ равны [Z1 =200В и U2 =100В соответственно. Конденсаторы соединяют между собой разноименно заряженными пластинами. Найдите энергию, которая выделяется при перезарядке конденсаторов.
1.45*. Две проводящие сферы радиусами R\ =IOcm и R2 = 20 см, имеющие общий центр и заряженные разноименными,
но одинаковыми по величине зарядами q - 7,5 • 10 Кл, соединили проволокой. Какое количество теплоты при этом выделилось?
20 1.46*. На два последовательно соединенных воздушных конденсатора с емкостью С] =100пФ и C2 =250пФ подано напряжение U = 300 В. Не отключая источника от конденсаторов, все пространство между обкладками конденсатора C1 заполняют диэлектриком с проницаемостью є = 4,5. Какую работу при этом совершит источник?
1.47. Один конец проволочки соединили с регистрирующей частью электрометра, а другой перемещают по поверхности заряженного проводника, форма которого показана на рисунке. Каким образом при этом меняются показания электрометра?
21 2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК
Электрическим током называется упорядоченное движение электрических зарядов. Направлением электрического тока считается то направление, в котором упорядоченно движутся положительные заряды. Силой тока называется скалярная величина I, равная количеству электричества, которое за единицу времени переносится сквозь поперечное сечение проводника
/= Iim
д/->о At
Для постоянного тока в металлическом проводнике I = еп < V > S, где е — абсолютное значение заряда электрона, п — концентрация электронов, <v> — средняя скорость упорядоченного движения электронов, S— площадь поперечного сечения проводника. Для существования в проводнике постоянного тока необходимо выполнение следующих условий:
напряженность электрического поля в проводнике должна быть отличной от нуля и постоянной во времени; цепь постоянного тока должна быть замкнута; в цепи должны находиться источники энергии (источники тока), которые совершают работу, необходимую для обеспечения упорядоченного движения электрических зарядов в проводнике, и обеспечивают движение электрических зарядов внутри источника тока в направлении, противоположном действию сил электростатического поля, приводящего к упорядоченному движению заряды в проводнике. Для самого общего описания действия источника тока в цепи, независимо от его природы, вводят понятие — «сторонние» силы. В этом случае под работой источника понимают работу этих «сторонних» сил, т.е. сил неэлектростатического происхождения.
22 Электродвижущая сила (ЭДС) — характеристика источника тока, равная работе, производимой источником при переносе единичного положительного заряда по замкнутой цепи
А
e = — .
Ч
Напряжение (падение напряжения) на участке цепи 1-2 — физическая величина, равная полной работе, которая совершается электростатическими и «сторонними» силами при перемещении единичного положительного заряда из точки 1 в точку 2 цепи
